灌浆技术的发展历史

灌浆技术应用于堵水和加固地层已有200多年的历史。

根据国际惯例,灌浆首先用于水利工程计算,灌浆法的先驱是法国人Charles Berigny。1802,Belligny采用灌浆技术修复了受水流侵蚀的挡潮闸砾石土基础。基础木桩修复后,在闸门上钻1m间距的孔,用“吹泥泵”通过钻孔注入塑性粘土。灌浆泵由一个内径为8厘米的木制圆筒组成,圆筒内装有塑性粘土。顶部安装一个木制活塞,用这个设备将粘土压入孔中。重复此步骤,直到粘土完全填满基础板和地基之间的间隙。首次灌浆的初步应用取得了巨大成功,修复后的潮汐水闸再次投入使用,这是基础工程史上首次有记载的灌浆技术应用。

波特兰水泥(Portland cement)是英国人asp丁在1824年发明的。之后,以水泥浆为主要灌浆材料的灌浆方法开始普及。

1845,美国沃森在溢洪道泄槽基础下浇筑水泥砂浆。

1864中,巴洛使用水泥浆填充和灌浆隧道衬砌背面,在伦敦和巴黎地铁工程中使用。同年,首次采用水泥灌浆技术对阿里因普雷布矿井进行了堵水试验。

1876年,美国的Thomas和Hawksley采用浆液下向流的方式,将硅酸盐水泥浆液注入到Tengstol大坝的岩石地基中。

1885年,德国威驰公司成功将水泥浆注入岩石裂缝中防止突水,在欧洲矿山建设中得到广泛应用。

1886年,英国研制成功“压缩空气灌浆泵”,推动了水泥灌浆法的发展。

1887年,德国人Szarski在一个孔中注入浓硅酸钠,在相邻的孔中注入氯化钙,创造了硅化法,并成功应用于桥梁建筑固沙工程,开创了化学灌浆的先河。

1909年,德国和比利时先后获得水玻璃灌浆材料和双液单体系灌浆方法专利。

1914年,比利时的阿尔伯特·弗兰基斯(Albert Frankis)注射水玻璃和硫酸铝浆,随后德国的汉斯·贾纳德(Hans Janade)研制出水玻璃和水泥浆一次性注射法。

在1920中,荷兰采矿工程师E.J.Joosten使用水玻璃和氯化钙进行灌浆。在理论基础和技术上,他真正建立了从水泥灌浆到化学灌浆的桥梁,形成了“尤斯登灌浆法”,并获得1926专利。自此,双液注浆堵水技术得到推广应用。

1924日本在旧欧阳丹丹铁路隧道断层破碎带采用水泥-水玻璃混合浆液进行注浆,取得了良好的效果,并在以后的隧道工程中广泛应用。

20世纪40年代,灌浆技术的研究和应用进入鼎盛时期,各种水泥浆和化学浆相继问世。特别是20世纪60年代以来,有机高分子化学材料发展迅速,各国大力发展灌浆材料和灌浆技术。随着灌浆材料的快速发展,灌浆技术和灌浆设备也有了很大的发展,灌浆技术的应用规模越来越广,几乎涉及到所有的岩土和土木工程领域,如矿山、铁路、油田、水利水电、隧道、地下工程、岩土边坡稳定、市政工程、建筑工程、桥梁工程、地基处理和地面沉降等。然而,自1974日本福冈丙烯酰胺灌浆引发中毒事故后,化学灌浆材料和技术的研究与应用一度陷入低潮。日本禁止使用除水玻璃以外的所有其他化学浆料,世界各国也禁止使用高毒性的化学浆料。

20世纪80年代,由于化学浆液的改性,化学灌浆技术不断发展。目前,针对水泥浆和化学浆的缺点,世界各国都开展了对现有灌浆材料的改进和开发新型灌浆材料的工作,相继开发出了一批低毒、无毒、高效的改进浆体材料。

综上所述,注浆技术经过200多年的发展,已经从单液注浆发展到多液喷射;灌浆材料从粘土浆发展到高效、无毒、易注入的化学浆;设备也从单一的灌浆设备发展到测量、制浆、灌浆、记录、检验、分析的专用设备;随着技术的提高,应用领域越来越广泛。